सामान्य-आयन प्रभाव

सामान्य-आयन प्रभाव, आयनिक अवक्षेपण (रसायन विज्ञान) के साथ आम में एक आयन के साथ एक घुलनशील यौगिक के समाधान के अलावा एक आयनिक अवक्षेप की घुलनशीलता में कमी को संदर्भित करता है। यह व्यवहार आयनिक संघ / पृथक्करण की संतुलन प्रतिक्रिया के लिए ले चैटीयर के सिद्धांत का परिणाम है। यह प्रभाव सामान्यतः लवण (रसायन विज्ञान) और अन्य दुर्बल विद्युत-अपघट्य्स की घुलनशीलता पर प्रभाव के रूप में देखा जाता है। लवण के एक आयनों में से एक की अतिरिक्त राशि जोड़ने से सामान्यतः लवण की अधिक वर्षा होती है, जो तब तक लवण के दोनों आयनों की सांद्रता को कम करती है जब तक कि घुलनशीलता संतुलन प्राप्त नहीं हो जाता। इसका प्रभाव इस तथ्य पर आधारित है कि मूल लवण और दूसरे जोड़े गए रसायन दोनों में एक-दूसरे के साथ समान आयन होता है।

सामान्य-आयन प्रभाव के उदाहरण

हाइड्रोक्लोरिक एसिड की उपस्थिति में हाइड्रोजन सल्फाइड का पृथक्करण

हाइड्रोजन सल्फाइड (H₂S) एक दुर्बल विद्युत-अपघट्य है। यह आंशिक रूप से आयनित होता है जब जलीय घोल में, इसलिए एक जलीय माध्यम में गैर-आयनित अणुओं और घटक आयनों के बीच संतुलन होता है जो इस प्रकार है: :

H₂S ⇌ H⁺ + HS⁻

सामूहिक कार्रवाई के नियम को लागू करके, हमारे पास है

$K_{{\ce {a}}}={\frac {[{\text{H}}^{+}][{\text{HS}}^{-}]}{[{\text{H}}_{2}{\text{S}}]}}$

हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल) तीक्ष्ण विद्युत-अपघट्य है, जो लगभग पूरी तरह से आयनित करता है

HCl → H⁺ + Cl⁻

यदि HCl को H₂S समाधान में जोड़ा जाता है, तो H⁺ एक आम आयन और एक आम आयन प्रभाव पैदा करता है। बढ़े हुए HCl से H⁺ आयनों की सांद्रता में वृद्धि के कारण, H₂S के निष्क्रिय होने का संतुलन बाईं ओर चला जाता है और K_a स्थिरांक का मान रखता है। इस प्रकार H₂S का वियोजन कम हो जाता है, संगठित H₂S की सांद्रता बढ़ जाती है, और परिणामस्वरूप, सल्फाइड आयनों की सांद्रता कम हो जाती है।

बेरियम नाइट्रेट की उपस्थिति में बेरियम आयोडेट की घुलनशीलता

बरियम आयोडेट, Ba(IO₃)₂ में एक घुलनशील उत्पाद K_sp = [Ba²⁺][IO₃⁻]² = 1.57 x 10⁻⁹ है। शुद्ध पानी में इसकी घुलनशीलता 7.32 x 10⁻⁴ M. है. हालांकि एक समाधान में जो बेरियम नाइट्रेट, Ba(NO₃)₂ में 0.0200 m है, सामान्य आयन बेरियम में वृद्धि आयोडीन सांद्रता में कमी लाती है। इसलिए घुलनशीलता को 1.40 x 10⁻⁴M तक कम कर दिया जाता है, लगभग 5 गुना छोटा।

घुलनशीलता प्रभाव

Main article: घुलनशीलता संतुलन

चाक या चूना पत्थर के जलभृतों से पीने के पानी को खींचने वाले क्षेत्रों में बहुत व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक व्यावहारिक उदाहरण पानी के कठोर पानी को कम करने के लिए कच्चे पानी में [[सोडियम कार्बोनेट]] मिलाना है। जल उपचार प्रक्रिया में, कम घुलनशील कैल्शियम कार्बोनेट को अवक्षेपित करने के लिए अत्यधिक घुलनशील सोडियम कार्बोनेट लवण मिलाया जाता है। कैल्शियम कार्बोनेट का बहुत शुद्ध और बारीक विभाजित अवक्षेप जो उत्पन्न होता है, टूथपेस्ट के निर्माण में उपयोग किया जाने वाला एक मूल्यवान उप-उत्पाद है।

साबुन के निर्माण में उपयोग की जाने वाली लवण ीन बनाने की प्रक्रिया सामान्य-आयन प्रभाव से लाभान्वित होती है। साबुन वसा अम्लों के सोडियम लवण होते हैं। सोडियम क्लोराइड मिलाने से साबुन के लवणों की विलेयता कम हो जाती है। सामान्य-आयन प्रभाव और बढ़ी हुई आयनिक शक्ति के संयोजन के कारण साबुन का अवक्षेपण होता है।

समुद्र, खारा और अन्य जल जिनमें सोडियम आयनों की प्रशंसनीय मात्रा होती है (Na⁺) सामान्य-आयन प्रभाव के कारण साबुन के सामान्य व्यवहार में हस्तक्षेप करता है। अतिरिक्त ना की उपस्थिति Na⁺, साबुन के लवण की घुलनशीलता कम हो जाती है, जिससे साबुन कम प्रभावी हो जाता है।

बफरिंग प्रभाव

Main article: बफर द्रावण

बफर समाधान में एक एसिड और इसका संयुग्म आधार या एक आधार और इसका संयुग्म एसिड होता है। संयुग्मी आयन के योग से बफर विलयन के pH में परिवर्तन होगा। उदाहरण के लिए, यदि नाजिया और एसीटिक अम्ल दोनों एक ही घोल में घुल जाते हैं तो वे एसीटेट आयनों का उत्पादन करने के लिए अलग हो जाते हैं और आयनित हो जाते हैं। सोडियम एसीटेट तीक्ष्ण विद्युत-अपघट्य है, इसलिए यह समाधान में पूरी तरह से अलग हो जाता है। एसिटिक एसिड दुर्बल एसिड है, इसलिए यह केवल थोड़ा ही आयनित करता है। ले चेटेलियर के सिद्धांत के अनुसार, सोडियम एसीटेट से एसीटेट आयनों का योग एसिटिक एसिड के आयनीकरण को दबा देगा और इसके संतुलन को बाईं ओर स्थानांतरित कर देता है। इस प्रकार एसिटिक एसिड का प्रतिशत कम हो जाएगा, और समाधान का पीएच बढ़ जाएगा। किसी अम्ल या क्षार का आयनीकरण उसके संयुग्मी क्षार या अम्ल की उपस्थिति से सीमित होता है।

NaCH₃CO₂(s) → Na⁺(aq) + CH₃CO₂⁻(aq)

CH₃CO₂H(aq) ⇌ H⁺(aq) + CH₃CO₂⁻(aq)

यह हाइड्रोनियम एकाग्रता को कम करेगा, और इस प्रकार आम-आयन समाधान केवल एसिटिक एसिड युक्त समाधान से कम अम्लीय होगा।

अपवाद

कई संक्रमण-धातु यौगिक जटिल आयनों के गठन के कारण इस नियम का उल्लंघन करते हैं, एक परिदृश्य जो इक्वी बैलेंसिया का हिस्सा नहीं है जो आयनिक समाधान से लवण की सरल वर्षा में सम्मिलित हैं। उदाहरण के लिए, तांबा(I) क्लोराइड पानी में अघुलनशील है, लेकिन यह तब घुल जाता है जब क्लोराइड आयनों को जोड़ा जाता है, जैसे जब हाइड्रोक्लोरिक एसिड जोड़ा जाता है। यह घुलनशील CuCl₂⁻ के समन्वय जटिल आयनों के गठन के कारण है।

असामान्य-आयन प्रभाव

कभी-कभी अवक्षेपित लवण में सम्मिलित आयनों के अलावा अन्य आयनों को जोड़ने से लवण की घुलनशीलता बढ़ सकती है। इस लवण ीन को असामान्य-आयन प्रभाव (लवण प्रभाव या विविध-आयन प्रभाव भी) कहा जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि जैसे-जैसे कुल आयन सांद्रता बढ़ती है, समाधान के भीतर अंतर-आयन आकर्षण एक महत्वपूर्ण कारक बन सकता है। यह वैकल्पिक संतुलन अवक्षेपण प्रतिक्रिया के लिए आयनों को कम उपलब्ध कराता है। इसे विषम आयन प्रभाव भी कहते हैं।